電子測量復(fù)習(xí)重點

1、第一章1) 電子測量：指以電子技術(shù)理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設(shè)備為手段，對電量和非電量進(jìn)行的測量。 2) 電子測量特點：1測量頻率范圍寬：10-6-1012；2測量量程寬：10-14 -108；3測量準(zhǔn)確度高低相差懸殊：10-14 -10-1；4測量速度快；5可以進(jìn)行遙測；6易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化；7影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜。 3)電子測量方法的分類：1.按測量過程分類（直接測量、間接測量、組合測量）2.按測量的性質(zhì)分類（時域測量、頻域測量、數(shù)據(jù)域測量和隨機域測量）4) 測量儀器的功能：1.變換功能；2.傳輸功能

2、；3.顯示功能。 5) 測量儀表的主要性能指標(biāo)：1.精度：精密度、正確度、準(zhǔn)確度；2.穩(wěn)定性；3.輸入阻抗；4.靈敏度；5.線性度；6.動態(tài)特性。 6) 計量：是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。7) 基本計量單位（7個）：長度：米（m）時間：秒（s）；質(zhì)量：千克（kg）；電流：安培（A）；物質(zhì)量：摩爾（mol）；熱力學(xué)溫度：開爾文（K）；發(fā)光強度：坎德拉（cd）。 8)計量基準(zhǔn)：基準(zhǔn)是指用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝水平，以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量計量單位的特殊量具或儀器裝置等。分

3、為主基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)。作業(yè)題：1.1 解釋名詞：測量；電子測量。答：測量是為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實驗過程。在這個過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。從廣義上說，凡是利用電子技術(shù)進(jìn)行的測量都可以說是電子測量；從狹義上說，電子測量是指在電子學(xué)中測量有關(guān)電的量值的測量。1.2 敘述直接測量、間接測量、組合測量的特點，并各舉一兩個測量實例。答：直接測量：它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法。如：用電壓表測量電阻兩端的電壓，用電流表測量電阻中的電流。間接測量：利用直接測量的量與被測量

4、之間的函數(shù)關(guān)系，間接得到被測量量值的測量方法。如：用伏安法測量電阻消耗的直流功率P，可以通過直接測量電壓U，電流I，而后根據(jù)函數(shù)關(guān)系PUI，經(jīng)過計算，間接獲得電阻消耗的功耗P；用伏安法測量電阻。組合測量：當(dāng)某項測量結(jié)果需用多個參數(shù)表達(dá)時，可通過改變測試條件進(jìn)行多次測量，根據(jù)測量量與參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方程組并求解，進(jìn)而得到未知量，這種測量方法稱為組合測量。例如，電阻器電阻溫度系數(shù)的測量。1.14 比較測量和計量的類同和區(qū)別。答：測量是把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。計量是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測

5、量。計量可看作測量的特殊形式，在計量過程中，認(rèn)為所使用的量具和儀器是標(biāo)準(zhǔn)的，用它們來校準(zhǔn)、檢定受檢量具和儀器設(shè)備，以衡量和保證使用受檢量具儀器進(jìn)行測量時所獲得測量結(jié)果的可靠性。因此，計量又是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。第二章1) 真值A(chǔ)0：“純理論值”，在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實數(shù)值稱作它的真值。2) 指定值A(chǔ)s ：“約定真值”，一般由國家以法令的形式指定其所體現(xiàn)的量值作為計量單位的指定值，一般就用來代替真值。3) 實際值A(chǔ) ：“相對真值”，以上一級標(biāo)準(zhǔn)所體現(xiàn)的值當(dāng)作準(zhǔn)確無誤的值。 4) 標(biāo)稱值：測量器具上標(biāo)定的數(shù)值。5)&#

6、160;示值：“測得值或測量值”，由測量器具指示的被測量量值稱為測量器具的示值。 6) 測量誤差的表示方法絕對誤差和相對誤差。7) 絕對誤差定義為：，x為測得值,A0為真值,但一般無法得到,所以用實際值A(chǔ)代替A0 。 8) 絕對誤差的特點：絕對誤差是有單位的量；絕對誤差是有符號的量。 9) 修正值：與絕對誤差絕對值相等，符號相反，一般用符號c表示，C = Ax= x 。 10) 相對誤差：實際相對誤差：示值相對誤差（標(biāo)稱相對誤差）：滿度相對誤差（滿度誤差和引用誤差）：11) 誤差的整量

7、化：儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值：。我國電工儀表的準(zhǔn)確度等級分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七級。 12) 分貝誤差：廣泛用于增益(衰減)量的測量中，電壓增益分貝誤差：13) 容許誤差：又稱儀器誤差，指測量儀器在規(guī)定使用條件下可能產(chǎn)生的最大誤差范圍，是恒量電子測量儀器質(zhì)量的最重要的指標(biāo)。有四項指標(biāo)：工作誤差、固有誤差、影響誤差和穩(wěn)定誤差。 14) 工作誤差：在額定工作條件下儀器誤差的極限值；固有誤差：當(dāng)儀器的各種影響量和影響特性處于基準(zhǔn)條件時儀器所具有的誤差；影響誤差：當(dāng)一個影響量在其額定使用范圍內(nèi)取任一值，而其它影響

8、量和影響特性均處于基準(zhǔn)條件時所測得的誤差；穩(wěn)定誤差：儀器的標(biāo)稱值在其他影響量和影響特性保持恒定的情況下，于規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)生的誤差極限。15) 測量誤差的來源：儀器誤差：出廠校準(zhǔn)定度不準(zhǔn)確產(chǎn)生的校準(zhǔn)誤差、刻度誤差，讀數(shù)分辨力有限而造成的讀數(shù)誤差及數(shù)字式儀表的量化誤差，儀器內(nèi)部噪聲引起的內(nèi)部噪聲誤差，元器件疲勞、老化及周圍環(huán)境變化造成的穩(wěn)定誤差，儀器響應(yīng)的滯后現(xiàn)象造成的動態(tài)誤差等；使用誤差：有些設(shè)備要求正式測量前進(jìn)行預(yù)熱而未預(yù)熱，有些設(shè)備要求水平放置而傾斜或垂直放置，有的測量設(shè)備要求實際測量前須進(jìn)行校準(zhǔn)而未校準(zhǔn)等；人身誤差：主要指由于測量者感官的分辨能力、視覺疲勞、固有習(xí)慣等而對測量實驗中

9、的現(xiàn)象與結(jié)果判斷不準(zhǔn)確而造成的誤差；影響誤差：影響誤差是指各種環(huán)境因素與要求條件不一致而造成的誤差。對電子測量而言，最主要的影響因素是環(huán)境溫度、電源電壓和電磁干擾等。方法誤差：又稱理論誤差，是指所使用的測量方法不當(dāng)，或測量所依據(jù)的理論不嚴(yán)密，或?qū)y量計算公式不適當(dāng)簡化等原因而造成的誤差。方法誤差通常以系統(tǒng)誤差形式表現(xiàn)出來。 16) 誤差的分類（按照基本性質(zhì)和特點分）：系統(tǒng)誤差：在多次等精度測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或當(dāng)條件改變時按某種規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差（系差）。分為恒定系差和變值系差。主要特點：a.只要測量條件不變，誤差即為確切的數(shù)值；b.用多次測

10、量取平均值的辦法不能改變或消除系差；而當(dāng)條件改變時，這種誤差的變化是有規(guī)律的，具有可重復(fù)性；c.可用修正值來減小這種誤差。系統(tǒng)誤差體現(xiàn)了測量的正確度。隨機誤差：又稱偶然誤差，是指對同一量值進(jìn)行多次等精度測量時，其絕對值和符號均以不可預(yù)料的方式無規(guī)則變化的誤差。特點：有界性；對稱性；抵償性。隨機誤差體現(xiàn)了多次測量的精密度。粗大誤差：在一定的測量條件下，測得值明顯地偏離實際值所形成的誤差稱為粗大誤差，也稱疏失誤差或粗差。確認(rèn)含有粗差的測得值稱為壞值。 17) 產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因：測量儀器設(shè)計原理及制作上的缺陷。例如刻度偏差，刻度盤或指針安裝偏心，使用過程中零點漂移，安放位置

11、不當(dāng)?shù)龋粶y量時的環(huán)境條件如溫度、濕度及電源電壓等與儀器使用要求不一致等；采用近似的測量方法或近似的計算公式等；測量人員估計讀數(shù)時習(xí)慣偏于某一方向等原因所引起的誤差。 18) 產(chǎn)生隨機誤差的主要原因：測量儀器元器件產(chǎn)生噪聲，零部件配合的不穩(wěn)定、摩擦、接觸不良等；溫度及電源電壓的無規(guī)則波動，電磁干擾，地基振動等；測量人員感覺器官的無規(guī)則變化而造成的讀數(shù)不穩(wěn)定等。  19) 產(chǎn)生粗差的主要原因：測量方法不當(dāng)或錯誤；測量操作疏忽和失誤；測量條件的突然變化。 20) 設(shè)對被測量x進(jìn)行n次等精度測量，得到n個測得值：xi(i=1,2,n

12、)，定義這n個隨機變量的算術(shù)平均值為：，也稱作樣本平均值；當(dāng)測量次數(shù)n 時，樣本平均值的極限定義為測得值的數(shù)學(xué)期望：，也稱作總體平均值。隨機誤差的算術(shù)平均值：，由于隨機誤差的抵償性，當(dāng)測量次數(shù)n趨于無限大時，趨于零，即隨機誤差的數(shù)學(xué)期望等于零。而因為，故Ex=A，即測得值的數(shù)學(xué)期望等于被測量真值A(chǔ)。 21) 當(dāng)進(jìn)行有限次測量時，各次測得值與算術(shù)平均值之差，定義為剩余誤差或殘差：。 22) 方差定義為時，測量值與期望值之差的平方的統(tǒng)計平均值，即， 標(biāo)準(zhǔn)差反映了測量的精密度，小表示精密度高，測得值集中，大表示精密度低，測得值分散。 23)

13、 極限誤差（最大誤差或隨機不確定度）：=3萊特準(zhǔn)則：在正態(tài)分布的前提下，用極限誤差來判斷壞值，即把|vi|i|>3的測得值判為壞值。 24) 貝塞爾公式：當(dāng)n為有限值時，我們用殘差來近似或代替真正的隨機誤差i；用標(biāo)準(zhǔn)差的最佳估計值來近似或代替標(biāo)準(zhǔn)差。25) 算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差：26) 當(dāng)系差與隨機誤差同時存在時，若測量次數(shù)足夠多，則各次測量絕對誤差的算術(shù)平均值等于系差。 27) 消弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)：零示法替代法補償法對照法微差法交叉讀數(shù)法。 28) 零示器的種類有：光電檢流計、電流表、電壓表

14、、示波器、調(diào)諧指示器、耳機等。 29) 常用函數(shù)的合成誤差：和差函數(shù)的合成誤差：；積函數(shù)的合成誤差：y=±(|x1|+|x2|)；商函數(shù)的合成誤差：y=±(|x1|+|x2|)；冪函數(shù)的合成誤差：y=±(|mx1|+|nx2|)；積商冪函數(shù)的合成誤差：y=±(|mx1|+|nx2|+|px3|) 30) 有效數(shù)字從左邊第一個不為零的數(shù)字起，到右面最后一個數(shù)字(包括零)止，都叫做有效數(shù)字。 31) 多余數(shù)字的舍入規(guī)則：“小于5舍，大于5入，等于5時采取偶數(shù)法則”，為0.5時，則末位為奇數(shù)時加1，末

15、位為偶數(shù)時不變。如l2.35l2.4 (3是奇數(shù)，5入)，12.4512.4 (4是偶數(shù)，5舍)。 32) 當(dāng)需要對幾個測量數(shù)據(jù)進(jìn)行運算時，保留的位數(shù)原則上取決于各數(shù)中精度最差的那一項。 (1) 加法運算：以小數(shù)點后位數(shù)最少的為準(zhǔn)(若各項無小數(shù)點，則以有效位數(shù)最少者為準(zhǔn))，其余各數(shù)可多取一位。(2) 減法運算：當(dāng)相減兩數(shù)相差甚遠(yuǎn)時，原則同加法運算，當(dāng)兩數(shù)很接近時，有可能造成很大的相對誤差，因此第一要盡量避免導(dǎo)致相近兩數(shù)相減的測量方法。(3) 乘除法運算：以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，其余參與運算的數(shù)字及結(jié)果中的有效數(shù)字位數(shù)與之相等。33)等精度測

16、量結(jié)果的處理：(1) 利用修正值等辦法對測得值進(jìn)行修正，將已減弱恒值系差影響的各數(shù)據(jù)xi依次列成表格；(2) 求出算術(shù)平均值；(3) 列出殘差, 并驗證；(4) 列出v2i, 按貝塞爾公式計算標(biāo)準(zhǔn)偏差；(5) 按|vi|>3的原則，檢查和剔除粗差。如果存在壞值，則應(yīng)當(dāng)剔除不用，而后從第(2)步開始重新計算，直到所有|vi|3為止。(6) 判斷有無系統(tǒng)誤差。如有系差，則應(yīng)查明原因，修正或消除系差后重新測量。(7) 算出算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(實際上是其最佳估計值)：；(8) 寫出最后結(jié)果的表達(dá)式，即。課后題：2.1 解釋下列名詞術(shù)語的含義：真值、實際值、標(biāo)稱值、示值、測量誤差、修正值。答：真

17、值：一個物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實數(shù)值。指定值：由國家設(shè)立盡可能維持不變的實物標(biāo)準(zhǔn)(或基準(zhǔn))，以法令的形式指定其所體現(xiàn)的量值作為計量單位的指定值。實際值：實際測量時，在每一級的比較中，都以上一級標(biāo)準(zhǔn)所體現(xiàn)的值當(dāng)作準(zhǔn)確無誤的值，通常稱為實際值，也叫作相對真值。標(biāo)稱值：測量器具上標(biāo)定的數(shù)值。示值：測量器具指示的被測量量值稱為測量器具的示值。測量誤差：測量儀器儀表的測得值與被測量真值之間的差異。修正值：與絕對誤差絕對值相等但符號相反的值。2.2 什么是等精度測量？什么是不等精度測量？答：在保持測量條件不變的情況下對同一被測量進(jìn)行的多次測量過程稱作等精度測量。如果在同一被測量的多次重復(fù)測

18、量中，不是所有測量條件都維持不變，這樣的測量稱為非等精度測量或不等精度測量。2.4 說明系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗差的主要特點。答：系統(tǒng)誤差的主要特點是：只要測量條件不變，誤差即為確切的數(shù)值，用多次測量取平均值的辦法不能改變或消除系差，而當(dāng)條件改變時，誤差也隨之遵循某種確定的規(guī)律而變化，具有可重復(fù)性。隨機誤差的特點是：有界性；對稱性；抵償性。粗差的主要特點是：測得值明顯地偏離實際。2.5 有兩個電容器，其中C12000±40 pF，C2470 pF±5%，問哪個電容器的誤差大些？為什么？解：因為r1r2，所以C2的誤差大些。2.7 用電壓表測量電壓，測得值為5.42V，改用標(biāo)準(zhǔn)

19、電壓表測量示值為5.60V，求前一只電壓測量的絕對誤差U，示值相對誤差rx和實際相對誤差rA。解：U5.425.600.18Vrx0.18/5.423.32% rA0.18/5.603.21%2.9 現(xiàn)檢定一只2.5級量程100V電壓表，在50V刻度上標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)為48V，問在這一點上電壓表是否合格？解：xm±2.5%×100±2.5V x50482V2.5V 電壓表合格。2.13 用準(zhǔn)確度s10級，滿度值100A的電流表測電流，求示值分別為80A和40A時的絕對誤差和相對誤差。解：x1x2xm±1%×100±1Arx1x1/ x1

20、±1/80±1.25% rx2x2 / x2±1/40±2 .5%2.21 用電橋法測電阻時，利用公式RxR1·R3 / R2，已知R1100，R1±0.1，R3100，R3±0.1，R21000，R2±0.1。求：測得值Rx的相對誤差。解：r R1±0.1/100±0.1% r R3±0.1% r R2±1/1000±0.1%r Rx±(0.1%0.1%0.1%)±0.3%2.27 用數(shù)字電壓表測得一組電壓值如下表：nxinxinxi12345

21、20.42 20.4320.4020.4320.4267891020.4320.3920.3020.4020.43111213141520.4220.4120.3920.3920.40判斷有無壞值，寫出測量報告值。解：（1）用公式求算術(shù)平均值。20.404（2）列出vi和vi2如表2.271（3）表2.271nvivi2nvivi2nvivi2123450.0160.026-0.0040.0260.0160.0002560.0006760.0000160.0006760.0002566789100.026-0.014-0.104-0.0040.0260.0006760.0001960.0108

22、160.0000160.00067611121314150.0160.006-0.014-0.014-0.0140.0002560.0000360.0001960.0001960.00001630.098從表2.27中可以看出，剩余殘差最大的第8個測量數(shù)據(jù)，其值為：，n8為壞值應(yīng)剔除。（4）剔除n8后的算術(shù)平均值（5）重新列出vi和vi2如表2.272表2.272nvivi2nvivi2nvivi2123450.0060.016-0.0140.0160.0060.0000360.0002560.0001960.0002560.00003667890.016-0.024-0.0140.0160.

23、0002560.0005760.0001960.00025610111213140.006-0.004-0.024-0.024-0.0140.0000360.0000160.0005760.0005760.000196（6）剔除n8后的標(biāo)準(zhǔn)差的估計值（7）剔除n8后無壞值因此用數(shù)字電壓表測得結(jié)果為：20.414±0.013第三章1) 超低頻信號發(fā)生器：30kHz以下，用于電聲學(xué)、聲納。低頻信號發(fā)生器：30 kHz300 kHz，用于電報通訊。視頻信號發(fā)生器：300 kHz6 MHz，用于無線電廣播。高頻信號發(fā)生器：6 MHz

24、30 MHz，用于廣播、電報。甚高頻信號發(fā)生器：30 MHz300 MHz，用于電視、調(diào)頻廣播、導(dǎo)航。超高頻信號發(fā)生器：300 MHz3000 MHz，用于雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象。 2) 信號發(fā)生器原理框圖：  各組成部分作用：（1）振蕩器：是信號發(fā)生器的核心，它產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號。（2）變換器：主要完成對主振器信號進(jìn)行放大、整形及調(diào)制等工作。（3）輸出電路：基本作用是調(diào)節(jié)輸出信號的電平和變換輸出阻抗，以提高帶負(fù)載能力。（4）指示器：用以檢測輸出信號的電平、頻率及調(diào)制度，它可能是電壓表、功率計、頻率計

25、或調(diào)制儀等。（5）電源：為信號發(fā)生器各部分提供所需的直流電壓。通常是將50HZ的市電經(jīng)變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓后得到的。3) 信號發(fā)生器總的趨勢是向著寬頻率復(fù)蓋、高頻率精度、多功能、多用途、自動化和智能化方向發(fā)展。 4) 正弦信號發(fā)生器的性能指標(biāo)：大的分類為頻率特性、輸出特性和調(diào)制特性，細(xì)分如下： 頻率范圍（指信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號頻率范圍，該范圍內(nèi)既可連續(xù)又可由若干頻段或一系列離散頻率復(fù)蓋）頻率準(zhǔn)確度（指信號發(fā)生器度盤顯示數(shù)值與實際輸出信號頻率間的相對誤差）頻率穩(wěn)定度（指其他外界條件恒定不變的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于預(yù)調(diào)值變化的大小

26、，分為頻率短期穩(wěn)定度和頻率長期穩(wěn)定度）由溫度、電源、負(fù)載變化而引起的頻率變動量非線性失真系數(shù)(失真度，用來說明輸出信號波形接近正弦波的程度，輸出阻抗輸出電平調(diào)制特性。 5) 頻率短期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，信號頻率在任意15min內(nèi)所發(fā)生的最大變化，表示為：。頻率長期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，信號頻率在任意3h內(nèi)所發(fā)生的最大變化。6) 用通用RC振蕩器作為主振器的低頻信號發(fā)生器中，可以使用同軸電阻器改變電阻R進(jìn)行粗調(diào)，使得換檔時頻率變化10倍，而用改變雙聯(lián)同軸電容C的方法在一個波段內(nèi)進(jìn)行頻率細(xì)調(diào)。 7) 函

27、數(shù)信號發(fā)生器是低頻信號發(fā)生器的一種，基本工作原理是先由積分電路和觸發(fā)電路產(chǎn)生三角波和方波，然后通過函數(shù)轉(zhuǎn)換器(例如二極管整形網(wǎng)絡(luò))將三角波整形成正弦波。 8) 射頻 （高頻）信號發(fā)生器是指能產(chǎn)生正弦信號，頻率范圍部分或全部復(fù)蓋300kHz1GHz(允許向外延伸)，并且具有一種或一種以上調(diào)制或組合調(diào)制(正弦調(diào)幅、正弦調(diào)頻、斷續(xù)脈沖調(diào)制)的信號發(fā)生器。 9) 射頻信號發(fā)生器分為：調(diào)諧信號發(fā)生器、鎖相信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器。 10) 調(diào)諧信號發(fā)生器的振蕩器通常為LC振蕩器，可分為：變壓器反饋式、電感反饋式(也稱電感三點式)、電

28、容反饋式(也稱電容三點式)。11) 掃頻信號發(fā)生器是一種輸出信號的頻率隨時間在一定范圍內(nèi)反復(fù)變化的正弦信號發(fā)生器，它是頻率特性測試儀(掃頻儀)的核心，主要用于直接測量各種網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性。 幅頻特性的測量方法：點頻法(就是“逐點”測量幅頻特性或相頻特性的方法，操作繁瑣，并且頻率離散而不連續(xù)，很容易遺漏掉突變點)掃頻法（在測試過程中，使信號源輸出信號的頻率按特定規(guī)律自動連續(xù)并且周期性重復(fù)，利用檢波器將輸出包絡(luò)檢出送到示波器上顯示，就得到了被測電路的幅頻特性曲線。）12)掃頻法原理圖：掃頻振蕩器發(fā)出振幅不變而頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的正弦信號加到被測網(wǎng)絡(luò)(例如調(diào)諧放大器)的輸

29、入端，由于調(diào)諧放大器的增益隨頻率而變，因此其輸出信號uo的振幅也將隨頻率而改變，uo的包絡(luò)就反映了該放大器的幅頻特性(見圖(d)，經(jīng)峰值檢波器檢出輸出信號的包絡(luò)uo(見圖(e)，將它送至示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，同時掃描信號us加到示波管的水平系統(tǒng)作為掃描時基信號，由于掃頻信號ui的瞬時頻率和水平掃描電壓us的瞬時值一一對應(yīng)，因此示波管的水平軸成為線性的頻率坐標(biāo)軸。這樣在us和uo的共同作用下，示波管熒光屏上就直接顯示出該調(diào)諧放大器的幅頻特性。13)掃頻儀的基本框圖（1）時基系統(tǒng)產(chǎn)生一個掃描信號，由該信號控制一個可調(diào)諧的連續(xù)振蕩源以產(chǎn)生頻率隨時間變化的正弦信號，頻率變化的規(guī)律就取決于掃描信號。（2

30、）掃頻振蕩器是掃頻儀的主要部分，實際上它是一個調(diào)頻振蕩器，在時基系統(tǒng)產(chǎn)生的掃描信號(即調(diào)頻的調(diào)制信號)的作用下，產(chǎn)生頻率隨時間按一定規(guī)律變化的掃頻振蕩，并利用電平限制電路及自動幅度控制電路以確保輸出振幅平穩(wěn)的掃頻信號，通過輸出控制電路來控制系統(tǒng)的輸出。（3）時標(biāo)系統(tǒng)用來產(chǎn)生頻率標(biāo)記(簡稱頻標(biāo))信號，以便在示波管熒光屏上確定掃頻信號發(fā)生器的瞬時頻率和掃頻寬度。掃頻信號施加于被測網(wǎng)絡(luò)輸入端，輸出響應(yīng)經(jīng)檢波，包絡(luò)上加上頻標(biāo)信號，就可在示波管熒光屏上的頻率特性曲線上找到對應(yīng)的頻率。第四章1) 電子示波器的基本特點是：能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。輸入阻抗高，對被測信號影響小。工作

31、頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細(xì)節(jié)。在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系。 2) 電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時間校正器、電源幾部分組成。垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y通道)的任務(wù)是檢測被觀察的信號，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上。同時為了與水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合工作，要將被測信號進(jìn)行一定的延遲。垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由輸入電路、延遲線和放大器組成。輸入電路由探頭、衰減器、阻抗變換器組成。阻抗變換器一般可由射極跟隨器構(gòu)成。射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現(xiàn)高輸入阻抗，射極跟隨器的低輸出阻抗容易與后接的低阻延遲線相匹

32、配。水平偏轉(zhuǎn)通道(X通道)作用是產(chǎn)生一個與時間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上去，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時間基線。水平通道包括三部分：a.觸發(fā)電路，其中包括觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)整形電路。b.時基發(fā)生器。由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。c.水平放大器。Z軸電路在時基發(fā)生器輸出的正程時間內(nèi)產(chǎn)生加亮(增輝)信號加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱。示波器設(shè)有兩個校正器，幅度校正器和掃描時間校正器，分別調(diào)整幅度和掃描速度。電源一般由兩個整流器組成。高壓整流器供給示波管高壓電極電壓，低壓整流器供給示波器所有其它電路的電壓和示波管低壓電極電壓

33、。示波管：陰極射線管，Cathode Ray Tude(CRT)，是示波器的核心。包括三部分：電子槍（發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束）、電子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（決定電子束的偏轉(zhuǎn)）、熒光屏（顯示電信號的波形）。 3) 線性時基掃描方式可分為連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。連續(xù)掃描的掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓，在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描。連續(xù)掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號波形。為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必須使掃描鋸齒波電壓周期T與被測信號周期Ty，保持整數(shù)倍的關(guān)系，即T=nTy。為此一般采用被測信號控制和觸發(fā)時基電路，使T=n

34、Ty，這個過程稱為同步。連續(xù)掃描適用于觀測連續(xù)信號。觸發(fā)掃描適于掃描脈沖信號。 4) 電子槍組成部分為：燈絲(h)、陰極(K) 、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)、第二陽極(A2)。燈絲h對陰極K加熱，陰極發(fā)射電子。柵極G1電位比陰極K低，對電子形成排斥力，使電子朝軸向運動，形成交叉點F1，并且只有初速較高的電子能夠穿過柵極奔向熒光屏，初速較低的電子則返回陰極，被陰極吸收。G2、A1、A2構(gòu)成一個對電子束的控制系統(tǒng)。電子束進(jìn)入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場后，一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運動，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡

35、的作用向軸線聚攏，形成很細(xì)的電子束。5) 示波器的主要技術(shù)性能：頻率響應(yīng)(頻帶寬度)：指垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。如果通道的帶寬不夠，信號波形便會產(chǎn)生失真。為了能夠顯示窄脈沖，示波器y通道帶寬必須很寬。偏轉(zhuǎn)靈敏度(S)：單位輸入信號電壓 yu引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H，ySHu=。掃描頻率：表示水平掃描的鋸齒波的頻率。掃描速度越高，表示示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力越強。輸入阻抗：指示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸

36、入電阻Ri大而輸入電容Ci小。示波器的瞬態(tài)響應(yīng)：指示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。掃描方式：分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。 6) 雙蹤和雙線示波器：兩者都可在一個示波管熒光屏上同時顯示出兩個信號波形。 雙蹤（雙跡）示波器，它的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個通道，其輸出信號在電子開關(guān)控制下，交替通過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉(zhuǎn)板。平衡倒相器的作用是把輸入信號轉(zhuǎn)換為對稱的波形輸出。在前置放大器中設(shè)有移位控制，可分別控制兩個顯示圖形的上下位置。雙線示波器:采用雙線示波管構(gòu)成。雙線示波管在一個玻璃殼內(nèi)裝有兩個完全獨立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，每個電子槍發(fā)出的電子

37、束經(jīng)加速聚焦后，通過“自己”的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)射于熒光屏上。7) 記憶示波管可分為可變余輝存貯方式和快速轉(zhuǎn)移存貯方式兩種示波管，它們都是將記憶信號存貯于示波管的柵網(wǎng)上，需要顯示時，將它顯示出來。8)數(shù)字存儲示波器：采用數(shù)字電路，將輸入信號先經(jīng)過AD變換器，將模擬波形變換成數(shù)字信息，存貯于數(shù)字存貯器中，需要顯示時，再從存貯器中讀出，通過DA變換器，將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在示波管上。9)波形顯示原理：Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓，熒光屏上將顯示出被測信號隨時間變化的一個周期的波形曲線。課后題4.2 說明電子槍的結(jié)構(gòu)由幾部分組成，各部分的主要用途是什么？答：電子槍由燈絲(h

38、)、陰極(K) 、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。燈絲h用于對陰極K加熱，加熱后的陰極發(fā)射電子。柵極G1電位比陰極K低，對電子形成排斥力，使電子朝軸向運動，形成交叉點F1，調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點的輝度。G2、A1、A2構(gòu)成一個對電子束的控制系統(tǒng)。這三個極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點F1的電子束，由于電子間的相互排斥作用又散開。進(jìn)入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場后，一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運動，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚攏，形成很細(xì)的電

39、子束。4.6 電子示波器由哪幾個部分組成？各部分的作用是什么？答：電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時間校正器、電源幾部分組成。Y通道的作用是：檢測被觀察的信號，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上。X通道的作用是：產(chǎn)生一個與時間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的x偏轉(zhuǎn)板上去，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時間基線。Z通道的作用是：在時基發(fā)生器輸出的正程時間內(nèi)產(chǎn)生加亮信號加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱。示波管的作用是：將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，顯示被測信號的波形。幅度校正器的作用是：用于校正Y通道靈敏度。掃描時

40、間校正器的作用是：用于校正x軸時間標(biāo)度，或用來檢驗掃描因數(shù)是否正確。電源的作用是：為示波器的各單元電路提供合適的工作電壓和電流。4.11 延遲線的作用是什么？內(nèi)觸發(fā)信號可否在延遲線后引出，去觸發(fā)時基電路？為什么？答：當(dāng)示波器工作在內(nèi)觸發(fā)狀態(tài)時，利用垂直通道輸入的被測信號去觸發(fā)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描電壓波，從接受觸發(fā)到開始掃描需要一小段時間，這樣就會出現(xiàn)被測信號到達(dá)Y偏轉(zhuǎn)板而掃描信號尚未到達(dá)X偏轉(zhuǎn)板的情況，為了正確顯示波形，必須將接入Y通道的被測信號進(jìn)行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時間上相匹配。內(nèi)觸發(fā)信號不能在延遲線后引出，去觸發(fā)時基電路。如果在延遲線后引出，水平系統(tǒng)的掃描電壓在時間上相

41、對于垂直通道輸入的被測信號就沒有延遲了。4.12 示波器Y通道內(nèi)為什么既接入衰減器又接入放大器？它們各起什么作用？答：為適應(yīng)Y通道輸入的被測信號的大幅度的變化既接入衰減器又接入放大器。放大器對微弱的信號通過放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。衰減器對輸入的大幅度信號進(jìn)行衰減。4.13 什么是連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描？如何選擇掃描方式？答：連續(xù)掃描：掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描，若沒有Y通道的信號電壓，屏幕上只顯示出一條時間基線。觸發(fā)掃描：掃描發(fā)生器平時處于等待工作狀態(tài)，只有送入觸發(fā)脈沖時才產(chǎn)生一次掃描電壓，在屏

42、幕上掃出一個展寬的脈沖波形，而不顯示出時間基線。被測信號是連續(xù)的周期性信號時，選擇連續(xù)掃描方式。被測信號是短短暫的周期性脈沖信號時，選擇觸發(fā)掃描方式。第五章1)時間是國際單位制中七個基本物理量之一， 它的基本單位是秒， 用s表示?！皶r間”在一般概念中有兩種含義：一是指“時刻”。 二是指“間隔”， 即兩個時刻之間的間隔， 回答某現(xiàn)象或事件持續(xù)多久2)周期過程重復(fù)出現(xiàn)一次所需要的時間稱為它的周期， 記為T。頻率是單位時間內(nèi)周期性過程重復(fù)、 循環(huán)或振動的次數(shù)， 記為f。3)標(biāo)準(zhǔn)時頻的傳遞：（1）本地比較法：就是用戶把自己要校準(zhǔn)的裝置搬到擁有標(biāo)準(zhǔn)源的地方， 或者由有標(biāo)準(zhǔn)源的主控室通過電纜把標(biāo)準(zhǔn)信號送到

43、需要的地方， 然后通過中間測試設(shè)備進(jìn)行比對。（2）發(fā)送-接收標(biāo)準(zhǔn)電磁波法。 這里所說的標(biāo)準(zhǔn)電磁波是指其時間頻率受標(biāo)準(zhǔn)源控制的電磁波， 或含有標(biāo)準(zhǔn)時頻信息的電磁波。4）5) 計數(shù)式頻率計測頻的框圖主要由三部分組成：時基產(chǎn)生電路、計數(shù)脈沖形成電路、計數(shù)顯示電路。 (1) 時間基準(zhǔn)T產(chǎn)生電路。 這部分的作用就是提供準(zhǔn)確的計數(shù)時間T。 它一般由高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器、 分頻整形電路與門控(雙穩(wěn))電路組成。(2) 計數(shù)脈沖形成電路。 這部分電路的作用是將被測的周期信號轉(zhuǎn)換為可計數(shù)的窄脈沖。 它一般由放大整形電路和主門(與門)電路組成。(3) 計數(shù)顯示電路。 簡單地說， 這部分電路的

44、作用就是計數(shù)被測周期信號重復(fù)的次數(shù)， 顯示被測信號的頻率。 它一般由計數(shù)電路、 控制(邏輯)電路、 譯碼器和顯示器組成。6) 電子計數(shù)測量頻率方法引起的頻率測量相對誤差，由計數(shù)器累計脈沖數(shù)相對誤差和標(biāo)準(zhǔn)時間相對誤差兩部分組成：7)量化誤差(又稱脈沖計數(shù)誤差)即±1誤差：。脈沖計數(shù)最大相對誤差為：。T為計數(shù)器的主門開啟時間。Tx為被測信號周期。閘門信號T是由晶振信號分頻而得。設(shè)晶振頻率為fc(周期為Tc)，分頻系數(shù)為m，所以有。閘門時間相對誤差在數(shù)值上等于晶振頻率的相對誤差：。最后計數(shù)測頻總的相對誤差：或?qū)憺椤?) 電子計數(shù)法測量周期總的相對誤差：。把Tx擴大m倍后

45、：，表明了量化誤差降低了m倍。在測量周期時，被測信號經(jīng)放大整形后作為時間閘門的控制信號(簡稱門控信號)，因此，噪聲將影響門控信號的準(zhǔn)確性，造成所謂觸發(fā)誤差。測量周期時的觸發(fā)誤差與信噪比成反比。若考慮噪聲引起的觸發(fā)誤差，那么，用電子計數(shù)器測量信號周期的誤差共有三項，即量化誤差(±1誤差)、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差、觸發(fā)誤差：。 9) 對某信號使用測頻法和測周法測量頻率，兩者引起的誤差相等，則該信號的頻率定義為中界頻率，記為。10)電子計數(shù)法測量時間間隔電子計數(shù)器測量時間間隔的誤差與測周期時類似，它主要由量化誤差、觸發(fā)誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差三部分構(gòu)成。由原理框圖可以看出，測時間間隔不

46、能像測周期那樣可以把被測時間Tx擴大k倍來減小量化誤差。所以，測量時間間隔的誤差一般來說要比測周期時大。 11) 其他測量頻率的方法：直讀法測頻：a. 電橋法測頻; b. 諧振法測頻比較法測頻：a. 拍頻法測頻; b. 差頻法測頻; c. 用示波器測量頻率: 李沙育圖形測頻法，在示波器的X通道和X通道分別加上不同信號時，示波管屏幕上光點的徑跡將由兩個信號共同決定。如果這兩個信號是正弦波，則屏幕上的圖形將取決于不同的頻率比以及初始相位差而表現(xiàn)為形狀不同的圖形，這就是李沙育圖形。課后題5.

47、4 簡述計數(shù)式頻率計測量頻率的原理，說明這種測頻方法測頻有哪些測量誤差？對一臺位數(shù)有限的計數(shù)式頻率計，是否可無限制地擴大閘門時間來減小±1誤差，提高測量精確度？答：是根據(jù)頻率的定義來測量頻率的。若某一信號在T秒時間內(nèi)重復(fù)變化了N次，則根據(jù)頻率的定義，可知該信號的頻率fx為： fxN/T測量誤差主要有：±1誤差：標(biāo)準(zhǔn)時間誤差：不可無限制地擴大閘門時間來減小±1誤差，提高測量精確度。一臺位數(shù)有限的計數(shù)式頻率計，閘門時間時間取得過大會使高位溢出丟掉。5.5 用一臺七位計數(shù)式頻率計測量fx5MHz的信號頻率，試分別計算當(dāng)閘門時間為1s、0.1s和10ms時，由于“

48、7;1”誤差引起的相對誤差。解：閘門時間為1s時： 閘門時間為0.1s時： 閘門時間為10ms時：5.6 用計數(shù)式頻率計測量頻率，閘門時間為1s時，計數(shù)器讀數(shù)為5 400，這時的量化誤差為多大？如將被測信號倍頻4倍，又把閘門時間擴大到5倍，此時的量化誤差為多大？解：（1） （2）5.7 用某計數(shù)式頻率計測頻率，已知晶振頻率的相對誤差為fc / fc±5×108，門控時間T1s，求： （1）測量fx10MHz時的相對誤差； （2）測量fx10kHz時的相對誤差；并提出減小測量誤差的方法。解：（1）（2）從fx / fx的表達(dá)式中可知， 提高晶振頻率的準(zhǔn)確度可減少fc / fc

49、的閘門時間誤差， 擴大閘門時間T或倍頻被測信號可減少±1誤差。5.8 用計數(shù)式頻率計測信號的周期，晶振頻率為10MHz，其相對誤差fc / fc±5×108，周期倍乘開關(guān)置×100，求測量被測信號周期Tx10s時的測量誤差.。解：5.9 某計數(shù)式頻率計，測頻率時閘門時間為1s，測周期時倍乘最大為× 10 000，晶振最高頻率為10MHz，求中界頻率。解：第六章1) 用示波器測量相位差：直接比較法或，橢圓法: 若頻率相同的兩個正弦量信號分別接到示波器的X通道與Y通道，一般情況下示波器熒光屏上顯示的李沙育圖形為橢圓，而橢圓的形狀

50、和兩信號的相位差有關(guān)，基于此點用來測量相位差的方法稱為橢圓法。設(shè)橢圓的長軸為A，短軸為B，可以證明相位差。設(shè)橢圓光點沿垂直及水平方向的最大位移分別為Ym、 Xm，與垂直、 水平軸的交點y0、 x0，則。2) 相位差測量方法：用示波器測量相位差相位差轉(zhuǎn)換為時間間隔進(jìn)行測量相位差轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行測量零示法測量相位差。 3)數(shù)字式相位計又稱電子計數(shù)式相位計， 這種方法就是應(yīng)用電子計數(shù)器來測量周期T和兩同頻正弦波過零點時間差T， 據(jù)式換算為相位差。被測兩信號相位差為，為使電路簡單， 測量操作簡便， 一般取fc=360°· 10b · f得=n ·

51、; 10b ，與量化誤差對應(yīng)的相位誤差為=±(10b)°課后題6.3 用橢圓法測量兩正弦量的相位差，在示波器上顯示圖形如圖6.2-3所示，測得橢圓中心橫軸到圖形最高點的高度Ym5cm，橢圓與)Y軸交點y04cm，求相位差。解： 53.1°6.5 用示波器測量兩同頻正弦信號的相位差，示波器上呈現(xiàn)橢圓的長軸A為100m，短軸B為4cm，試計算兩信號的相位差。解： 43.6°第七章1)電壓測量是電子測量的基礎(chǔ)， 在電子電路和設(shè)備的測量調(diào)試中， 電壓測量是不可缺少的基本測量。2)電壓測量的特點：1.頻率范圍廣：零頻（直流），10-6109Hz，低頻：1MHz以下

52、；高頻（射頻）：1MHz以上。2.測量范圍寬： 微弱信號:心電醫(yī)學(xué)信號、地震波等,納伏級（10-9V）； 超高壓信號：電力系統(tǒng)中，數(shù)千伏。3.電壓波形的多樣化：電壓信號波形是被測量信息的載體。4.輸入阻抗高：對被測電路的輸出阻抗變化適應(yīng)性較好；5.測量精度：直流電壓測量精度10-7; 交流電壓測量精度10-210-4；6.已受外界干擾。3)電子電壓表中常采用調(diào)制式放大器代替直流放大器以抑制漂移， 這可使電子電壓表測量微伏量級的電壓。微弱的直流電壓信號經(jīng)調(diào)制器(又稱斬波器)變換為交流信號， 再由交流放大器放大， 經(jīng)解調(diào)器還原為直流信號(幅度已得到放大)。 振蕩器為調(diào)制器和解調(diào)器提供固定頻率的同步控制信號。4)周期性交變電壓u(t)在一個周期內(nèi)偏離零電平的最大值稱為峰值，用Up表示，正、負(fù)峰值不等時分別用Up+和Up-表示。u(t)在一個周期內(nèi)偏離直流分量U0的最大值稱為幅值或振幅，用Um表示，正、負(fù)幅值不等時分別用Um+和Um-表示。 平均值一般用 表示， 在數(shù)學(xué)上定義為；交流電壓的有效值是指均方根值 （rms)，用U或Urms表示。它的數(shù)學(xué)表示式為5) 波形因數(shù)電壓的有效值與平均值之比；波峰因數(shù)電壓的峰值與有效值之比。 6)&